基于GSM和LPC2138的基站監(jiān)控模塊的設計

基站動力及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)針對基站電源設備、空調設備和基站的環(huán)境參量等對象，利用軟件技術和相應的檢測設備、控制設備等實現(xiàn)對監(jiān)控對象的數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理等過程的管理，將移動通信維護管理部門關心的問題綜合在一起進行處理，解決了基站設備維護中的一些實際問題，降低了基站系統(tǒng)的運行成本，提高了移動通信系統(tǒng)運行的可靠性及服務質量。而現(xiàn)行系統(tǒng)是將監(jiān)控對象的數(shù)據(jù)發(fā)送到地級監(jiān)控中心后再進行綜合處理，如果有告警則由值班員通知相應人員處理。這樣不僅僅增加了監(jiān)控中心的工作壓力，也延長了對警情的反映時間。為了改善這種情況，我們提高監(jiān)控模塊的性能，監(jiān)控模塊在采集數(shù)據(jù)的同時處理告警信息。

本文中我們采用LPC2138作為監(jiān)控模塊的主控芯片，將采集到的報警信號先做處理，把告警信息通過GSM模塊通知有關人員，報警處理完畢后，將處理結果發(fā)送至監(jiān)控中心備案，從而保證了報警的及時性，縮短了維護時間，加強了系統(tǒng)的可靠性。

1 硬件設計

1.1 功能描述

監(jiān)控系統(tǒng)的總體框架。系統(tǒng)由監(jiān)控模塊、通信前置機和監(jiān)控中心等部分組成。動力設備參量及環(huán)境參量由監(jiān)控模塊進行采集，然后傳至通信前置機匯總，再傳至監(jiān)控中心。

1.2 監(jiān)控模塊硬件設計

監(jiān)控模塊的結構框圖如圖2所示。監(jiān)控模塊選擇菲利普公司的LPC2138作為MCU。LPC2138微控制器是基于一個支持實時仿真利嵌入式跟蹤的16／32位ARM7TDMI-S CPU，并帶有512kB嵌入的高速Flash存儲器。通過片內boot裝載程序實現(xiàn)在系統(tǒng)編程／在應用編程(ISP／IAP)。128位寬度接口／加速器可實現(xiàn)高達60MHz作頻率，使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。對代碼規(guī)模有嚴格控制，應用可使用16位Thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30％，而性能的損失卻很小。 較小的封裝和很低的功耗使LPC2138特別適用于訪問控制和POS機等小型應用中；CP由于內置了寬范圍的串行通信接口和32kB的片內SRAM，它們也非常適合于通信網關、協(xié)議轉換器、軟件modem、語音識別、低端成像，為這些應用提供大規(guī)模的緩沖區(qū)和強大的處理功能。多個串行接口，包括2個16C550 工業(yè)標準UART、2個高速IIC總線(400kbit／s)、SPI和具有緩沖作用和數(shù)據(jù)長度可變功能的SSP。多個32位定時器、2個10位8路的ADC、1個10位DAC、PWM通道、47個GPIO以及多達9個邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷使它們特別適用于工業(yè)控制應用系統(tǒng)。

表征各種動力設備和環(huán)境參量的傳感器的輸出信號經過預處理輸出一系列的模擬信號和開關信號。模擬量經過LPC2138自帶的A／D轉換口輸入到MCU，開關量通過I／O口輸入劍MCU，然后MCU進行數(shù)據(jù)處理和告警識別。根據(jù)不同的警情，通過GSM模塊發(fā)送維護短信通知相應的維護人員，信息包括基站識別號、告警類型及屬性值、告警時間等。警情處理結束后，將告警信息和警情處理情況存儲后發(fā)送至監(jiān)控中心備案。

其中一個UART端口與GSM通信模塊相連接，一個端口通過RS232將調制解調器和通信前置機相連接。MCU帶有512kB嵌入的高速Flash存儲器，用來存儲系統(tǒng)參數(shù)和系統(tǒng)告警記錄，告警記錄包括告警時間、告警名稱和種類、告警值、警情的處理情況、告警結束時間，告警記錄滿時自動覆蓋以前的記錄。告警信號則經過處理后和處理結果一起先保存在Flash存儲器后發(fā)送至通信前置機。為了便于維護人員對監(jiān)控模塊進行現(xiàn)場查詢及發(fā)置，我們設計了靈活的人機接口，維護人員可以通過鍵盤和LCD器件查詢和設置監(jiān)控模塊參數(shù)。

1.3 空調的控制

監(jiān)控模塊對空調的控制可有多種方式，由于無線方式受到的干擾比較大，所以在這里我們采用硬件驅動方式由監(jiān)控模塊控制對空調進行輪換。空調輪換的時間和溫度告警的上下限可以調節(jié)。臨控模塊采集的溫度是基站內部的環(huán)境溫度。空調可以被監(jiān)控中心進行遠程控制，監(jiān)控中心的控制信號的優(yōu)先級要高于監(jiān)控模塊的優(yōu)先級。